Расчет нагрузок трактора и устойчивости автомобиля

Рf = 10-3×f × Gэ× g= 10-3×0,12× 8420×9,8=9,9кН,

где,  rк – радиус качения ведущих колес, м, rк=0,385м;

 f – коэффициент сопротивления самопередвижению трактора, f=0,12;

Gэ – эксплуатационный вес трактора, кг;

g = 9,81 м×с-2 – ускорение свободного падения;

- сила тяги трактора

Ркр = Рк – Рf , кН,

 

 

- теоретическая скорость движения трактора

, м/с,

- действительная скорость движения трактора

, м/с,

- тяговая (крюковая) мощность трактора

Nкр = Ркр × Vд , кВт

- удельный крюковой расход топлива

, г/кВт×ч

- условный тяговый КПД трактора на передачах

где,   Nкр.max – максимальное значение тяговой мощности на данной передаче;

  Nе.н – номинальная (паспортная) мощность двигателя.

 

1.5 Выбор скоростных  режимов двигателя А-01М для  расчета и построения тяговой  характеристики трактора Т-4А

Таблица 1.6  Расчетные параметры скоростной и тяговой характеристик

трактора по передачам

 

№№ пере- дач	Расчетные параметры	Показатели работы двигателя
		n. об/мин	1360	1450	1600	1700	1750	1800	1836
		Мк Нм	647,2	640	595	539,3	335	150	0
		NекВт	92,2	97,2	99,7	96	61,4	28	0
		Gт.кг/ч	24,7	24,8	24,5	23,4	17,3	11,9	7,0
IV пер. iтр1= 45,86	Рк, кН		55,1	54,5	50,7	45,9	28,5	12,8	0,00
	Рf, кН		9,9
	d, %		40	21	15	9	3	1,2	0
	Ркр, кН		45,2	44,6	40,8	36	18,6	2,9	0,00
	Vт, м/с		1,18	1,26	1,39	1,48	1,52	1,57	1,6
	Vд, м/с		0,71	0,99	1,18	1,35	1,47	1,52	1,6
	Nкр, кВт		32,1	44,2	48,1	48,6	27,3	4,4	0
	gкр, г/кВт×ч		769,5	561,1	509,4	481,5	633,7	2704,5	∞
V пер. iтр2= 37,58	Рк, кН		45,5	44,9	41,8	37,9	23,5	10,5	0,00
	Рf, кН		9,9
	d, %		9	8	7	4	2	1	0
	Ркр, кН		35,6	35,0	31,9	28,0	13,6	0,60	0,00
	Vт, м/с		1,5	1,6	1,76	1,87	1,93	1,98	2,02
	Vд, м/с		1,37	1,47	1,64	1,8	1,89	1,96	2,02
	Nкр, кВт		48,8	51,5	52,3	50,4	25,7	1,2	0,00
	gкр, г/кВт×ч		506,1	481,6	468,5	464,3	673,2	9916,7	∞
VI пер. iтр2= 32,35	Рк, кН		39,4	38,7	35,9	32,6	20,3	9,1	0,00
	Рf, кН		9,9
	d, %		5	4,5	3,6	3,0	1,8	0,8	0
	Ркр, кН		29,5	28,8	26,0	22,7	10,4	0,00	0,00
	Vт, м/с		1,63	1,74	1,92	2,04	2,1	2,16	2,2
	Vд, м/с		1,55	1,66	1,85	1,98	2,06	2,14	2,2
	Nкр, кВт		45,7	47,8	48,1	44,9	21,4	0,00	0,00
	gкр, г/кВт×ч		540,5	518,8	509,4	521,2	808,4	∞	∞
VII пер. iтр2= 27,96	Рк, кН		33,8	33,4	31,1	28,2	17,5	7,8	0,00
	Рf, кН		9,9
	d, %		3,6	3,2	2,9	2,4	1,6	0,7	0
	Ркр, кН		23,9	23,5	21,2	18,3	7,6	0,00	0,00
	Vт, м/с		1,9	2,03	2,24	2,38	2,45	2,52	2,57
	Vд, м/с		1,83	1,97	2,18	2,32	2,41	2,50	2,57
	Nкр, кВт		43,7	46,3	46,2	42,5	18,3	0,00	0,00
	gкр, г/кВт×ч		565,2	535,6	530,3	550,6	945,4	∞	∞
VIII пер. iтр2= 25,06	Рк, кН		30,3	29,9	27,9	25,3	15,7	7,0	0
	Рf, кН		9,9
	d, %		2,8	2,7	2,3	2,2	1,5	0,6	0
	Ркр, кН		20,4	20,0	18,0	15,4	5,8	0,00	0,00
	Vт, м/с		2,18	2,32	2,56	2,72	2,8	2,88	2,94
	Vд, м/с		2,12	2,26	2,5	2,66	2,76	2,86	2,94
	Nкр, кВт		43,2	45,2	45,0	40,9	16,0	0,00	0,00
	gкр, г/кВт×ч		571,8	548,7	544,4	572,1	1081,3	∞	∞
Задний ход (III) iтр2= 37,83	Рк, кН		45,5	44,9	41,8	37,9	23,5	10,5	0,00
	Рf, кН		9,9
	d, %		9	8	7	4	2	1	0
	Ркр, кН		35,6	35,0	31,9	28,0	13,6	0,6	0,00
	Vт, м/с		1,43	1,5	1,68	1,79	1,84	1,89	1,93
	Vд, м/с		1,3	1,38	1,56	1,72	1,8	1,87	1,93
	Nкр, кВт		46,3	48,3	49,8	48,2	24,5	1,1	0,00
	gкр, г/кВт×ч		533,4	513,5	491,9	485,5	706,1	10818,2	∞

 

 

 

1.6  Анализ тяговой характеристики трактора

Используя совмещенный график тяговой характеристики (потенциальной и на передачах) трактора (см. рис. 1.6), определим:

Оптимальные значения силы тяги и скорости движения трактора;

Ропт = 31,9 

Vопт =1,64

- максимальные  значения тяговой мощности и  условного тягового КПД трактора;

Nкр.max=52,3

- диапазоны по  силе тяги между рабочими передачами;

Дкр. max=Ркр. max /Gсц=45,5/84,20=0,54

- номинальные  значения силы тяги и скорости  движения трактора и максимальные значения тяговой мощности трактора на каждой передаче;

Передача	Рном, кН	Vном, м/с	Nкр.max, кВт
4	38,0	1,31	49,8
5	31,9	1,64	52,3
6	27,0	1,64	48,5
7	22,5	1,74	47,0
8	19,0	2,39	45,5

 

- диапазоны по  силе тяги между рабочими передачами

Ркр.4-5=6,1

Ркр.5-6=4,9

Ркр.6-7=4,5

Ркр.7-8=3,5

 

 

 

 

 

 

 

2. РАСЧЕТ, ПОСТРОЕНИЕ И АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБИЛЯ

 

2.1. Определение  коэффициента полезного действия трансмиссии УАЗ-3303

Кинематическая схема трансмиссии автомобиля УАЗ-3303 представлена на рис. 2.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А – коробка передач; В – раздаточная коробка

Рис. 2.1  Кинематическая схема трансмиссии автомобиля УАЗ-3303

 

КПД трансмиссии на всех передачах:

,

где,  m – число пар цилиндрических шестерен и ЭПР, передающих крутящий момент на данной передаче;

hкард – КПД карданной передачи, hкард = 0,98...0,99;

hц- КПД цилиндрической пар шестерен, hц = 0,985...0,990;

  hк – КПД конической пар шестерен, hк = 0,975...0,980;

 

Результаты расчетов заносятся в табл. 2.1.

Таблица 2.1  Характеристика трансмиссии автомобиля по передачам

Передачи	Шестерни, передающие крутящий момент	m	iт	hт
I	1-4-6-3-9-10-11-12-14-15	4	18,3	0,895
II	1-4-5-2-9-10-11-12-14-15	4	10,4	0,895
III	(1-С)-9-10-11-12-14-15	3	5,9	0,92
Задний ход	1-4-7-8-6-3-9-10-11-12-14-15	5	22,0	0,88

 

2.2. Построение внешней  скоростной характеристики двигателя

Крутящий момент на валу двигателя

 Н×м,

где,  Ne-эффективная мощность двигателя, кВт;

пдв – частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин

Результаты расчетов заносятся в таблицу 2.2.

Таблица 2.2  Скоростная характеристика автомобильного двигателя

Параметры	Частота вращения коленвала, мин-1
	п1	п2	п3	п4	п5	п6	п7	п8
	1000	1400	1800	2200	3000	3400	3800	4000
Ne, кВт	16,2	23,5	30,9	38,2	48,1	50,7	52,9	55,2
Мк, Н×м	154,7	160,3	163,9	165,8	153	142,4	132,9	131,8

 

По данным табл. 2.2 на миллиметровой построим график внешней скоростной характеристики двигателя (см. рис. 2.2).

2.3. Определение данных для построения динамической характеристики автомобиля УАЗ-3303

- касательная сила тяги

, кН

rк –радиус колеса, rк=0,36м

- скорость движения автомобиля

, м/с

где, rд – динамический радиус качения колеса с учетом деформации шин от осевой нагрузки, rд » 0,8...0,9 rк

- сила аэродинамического сопротивления

, кН

где,  k – коэффициент обтекаемости, Н×с2/м4 (k=0,6Нс2/м4)

F – площадь миделя (лобового сечения), м2 (F=2,9 м2)

- избыточная сила тяги автомобиля

Ризб = Рк – Рw, кН

- динамический фактор автомобиля

,

где  Ga –сила тяжести автомобиля с грузом, кН

Ga=15,10·1,15=17,37кН

Результаты расчетов параметров автомобиля УАЗ-3303 заносим в табл. 2.3.

Таблица 2.3  Расчетные параметры работы автомобиля по передачам

 

№№ пере- дач	Расчетные параметры	Показатели работы двигателя
		nдв, мин-1	1000	1400	1800	2200	3000	3400	3800	4000
		Мк, Н·м	154,7	160,3	163,9	165,8	153	142,4	132,9	131,8
I пер. iтр1 = 18,3	Рк, кН		7,0	7,3	7,46	7,5	6,9	6,5	6,0	5,9
	Va, м/с		1,66	2,3	2,99	3,66	4,99	5,67	6,3	6,7
	Pw, кН		0,0048	0,0092	0,016	0,023	0,043	0,056	0,069	0,078
	(Рк – Pw), кН		6,99	7,29	7,44	7,48	6,86	6,44	5,93	5,82
	D		0,402	0,42	0,428	0,431	0,395	0,371	0,341	0,335
II пер. iтр2 = 10,4	Рк, кН		3,99	4,1	4,2	4,3	3,95	3,68	3,44	3,4
	Va, м/с		2,93	4,1	5,3	6,4	8,78	9,95	11,1	11,7
	Pw, кН		0,0149	0,0293	0,0489	0,0712	0,134	0,172	0,214	0,238
	(Рк – Pw), кН		3,98	4,07	4,15	4,23	3,82	3,51	3,23	3,16
	D		0,229	0,234	0,239	0,244	0,22	0,202	0,186	0,182
III пер. iтр3 = 5,9	Рк, кН		2,33	2,42	2,47	2,50	2,31	2,15	2,00	1,98
	Va, м/с		5,17	7,24	9,31	11,37	15,51	17,68	19,64	20,68
	Pw, кН		0,047	0,091	0,151	0,225	0,419	0,544	0,671	0,744
	(Рк – Pw), кН		2,28	2,33	2,32	2,28	1,89	1,61	1,33	1,24
	D		0,131	0,134	0,133	0,131	0,109	0,093	0,077	0,071
Задний ход iтрз.х = 22,0	Рк, кН		8,32	8,62	8,81	8,92	8,23	7,66	7,15	7,09
	Va, м/с		1,39	1,94	2,49	3,05	4,16	4,71	5,27	5,55
	Pw, кН		0,0034	0,0065	0,011	0,016	0,03	0,039	0,048	0,053
	(Рк – Pw), кН		8,317	8,61	8,79	8,904	8,2	7,62	7,1	7,04
	D		0,479	0,496	0,507	0,513	0,472	0,439	0,409	0,405

По данным табл. 2.3 строим график динамической характеристики автомобиля (рис. 2.3).

 

2.4. Анализ динамической характеристики автомобиля

- максимальный  динамический фактор и критические  скорости движения автомобиля на каждой передаче;

DI =0,431;    VI.кр =3,66 м/с

DII =0,244;     VII.кр = 6,4 м/с

DIII =0,134;     VIII.кр = 7,24 м/с

Dз.х.= 0,513;     Vз.х.кр = 3,05 м/с

- максимальная  и средняя эксплуатационная скорости  движения автомобиля на дороге  с коэффициентом суммарного сопротивления     y = 0,12

Va.max=20,68 м/с   Va.сред = 10,34 м/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛОВ ПРОДОЛЬНОЙ  И ПОПЕРЕЧНОЙ СТАТИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ТРАКТОРА Т-4А И АВТОМОБИЛЯ УАЗ-3303

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.1  Схемы сил, действующих на трактор Т-4А при стоянке на критических углах подъема и спуска

Предельные углы продольной статической устойчивости трактора Т-4А

       

     

 

 

 

 

Рисунок 3.2  Схемы сил, действующих на автомобиль УАЗ-3303 при стоянке на  критических углах подъема и спуска

Предельные углы продольной и статической устойчивости автомобиля УАЗ-3303

        

     

Предельные углы на подъеме и спуске из условий сползания автомобиля УАЗ-3303, стоящего на пашне

    

    

 - сползание автомобиля начнется  раньше опрокидывания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.3  Схема сил, действующих на трактор Т-4А во время стоянки при наклоне вправо и влево

Предельный угол поперечной статической устойчивости, при котором трактор Т-4А не опрокидывается

   

Предельный угол поперечной статической устойчивости, при котором трактор Т-4А не сползает, стоя на стерне

      

 - сползание трактора начнется раньше опрокидывания

Рисунок 3.4  Схема сил, действующих на автомобиль УАЗ-3303 во время стоянки при наклоне вправо и влево

Предельный угол поперечной статической устойчивости, при котором автомобиль УАЗ-3303 не опрокидывается

;   

Предельный угол поперечной статической устойчивости, при котором автомобиль УАЗ-3303 не сползает, стоя на асфальте